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上一主题:从今后素数的序列规律不再神秘! 下一主题:运动的磁场就是电场
用理想实验检验相对论“长度收缩”的观点
[楼主] 作者:hudemi  发表时间:2012/09/22 12:40
点击:12530次

 

 

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[楼主]  [2楼]  作者:hudemi  发表时间: 2012/09/22 23:21 

各路“英雄”都不说话了?
[楼主]  [3楼]  作者:hudemi  发表时间: 2012/09/23 08:45 

此理想实验避开了相对论“同时性的相对性”问题,也就让相对论者无法用同时性的相对性来回避问题的实质了!
 [4楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/09/23 11:11 

主帖第一段前两种观点本是可怜的“朴素道理”,不必再提。提了反而被人纠缠。

 

不过,黄先生这里第一段,就当一个讨论的总结吧。问题的核心在于第三条。

 [5楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/09/23 11:12 

对【3楼】说:

回答黄德民先生“金属丝接触两个电荷”的问题:

 

在这个问题中,黄先生需要考虑到一旦两个电荷接触金属丝,金属丝中的电场的建立需要时间,电场建立之后才可以激发电流燃断金属丝。电场的建立可以是光速。

 

在金属丝看来,金属丝AB自身长度为L1/(1-vv/cc)^(1/2), CD两个电荷之间距离为L2*(1-vv/cc)^(1/2) 金属丝长于CD距离,且CD整体以速度v朝金属丝运动过来(沿着平行于金属丝的方向),总有一段时间,金属丝AB可以盖过“CD两个电荷之间距离”,于是被“电荷CD之间的距离”覆盖的那段金属丝之间建立电场。但是,当电场还未建立结束时,电极C一端已经驶出了金属丝,没有必要再激发电流燃断金属丝了。

 

总之,ABCD之间相对速度越大,CD完全覆盖在AB上的时间越短,而电场的建立需要时间,导致来不及建立。

 

计算思路如下:

 在金属丝看来,金属丝AB自身长度为L1/(1-vv/cc)^(1/2), CD两个电荷之间距离为L2*(1-vv/cc)^(1/2)。当电荷D刚接触到金属丝B端时,金属丝AB上未被CD段覆盖的长度是L1/(1-vv/cc)^(1/2)L2*(1-vv/cc)^(1/2)之差,即

a= L1/(1-vv/cc)^(1/2)- L2*(1-vv/cc)^(1/2). 于是(在金属丝看来)电荷C还要花费a/v时间才能刚驶出金属丝(A端)。

在金属丝上建立电场所需要时间是:L2*(1-vv/cc)^(1/2)除以c,即L2*(1-vv/cc)^(1/2)/c.

 

这就要比较a/vL2*(1-vv/cc)^(1/2)/c的大小。如果a/v大于L2*(1-vv/cc)^(1/2)/c,那么说明在电荷C驶出金属丝之前,电场已经建立;如果a/v小于L2*(1-vv/cc)^(1/2)/c,那么说明在电荷C驶出金属丝时,CD之间电场信号还未建立联系。

 

我经过计算表明:为方便,我上面命令了L1=L2(这不影响黄先生问题的实质,且更方便判断),得到当速度v/c<(-1+5^(1/2))=0.618时,a/v小于L2*(1-vv/cc)^(1/2)/c,即在电荷C驶出金属丝时,CD之间电场信号还未建立联系,所以金属丝没有被燃断。(当然在O参考系中看来,也没有被燃断,尽管L1=L2,因为在O参考系中,金属丝电场的建立也要时间)

 

至于在v/c<(-1+5^(1/2))=0.618时,看起来要被燃断了。这里的症结我一开始想不通,现在想通了:

D激发的电场信号从右到左边的C,在金属丝看来,C一直在往左移动,所以,由D激发的电场信号实际上要通过的距离大于上面所认为的L2*(1-vv/cc)^(1/2)。所以,由D激发的电场信号从右到左边的C ,所花费的时间要比上面的L2*(1-vv/cc)^(1/2)/c大,而应是L2*(1-vv/cc)^(1/2)/c-v)。注意:这里分母是c-v,这不是牛顿力学,也不是相对论,而是普遍公式(细细体会)。这样一来,再来比较a/vL2*(1-vv/cc)^(1/2)/c-v),发现v取任意数值,都是a/v小于L2*(1-vv/cc)^(1/2)/c-v),电场建立信号所花时间更多,即在电荷C驶出金属丝时,由D激发的电场信号总是无法到达C点。

 (另外,也许有人会说,CD之间电场的建立,是由CD激发的电场在中点相遇,于是电场的建立时间还可以小一半(或者小约一半)。我不这样看。应该是由C建立的电场信号到达D,由D建立的电场信号到达C,两条都要达到,才算建立。中间相遇不算;一方先到,也不算。即使另一方没有电荷,它也要“潜在地传达到”,意思一下才行)沈建其 2012-9-23 
 [6楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2012/09/23 11:59 

黄先生,我说过任何想通过变换来证明相对论有“矛盾”的想法和实验都是毫无用途的。你的问题是仍然抱着牛顿力学下的那套绝对理念来思考问题、分析问题、下结论。

相对论与牛顿力学不同就在于结论描述的相对性,比如说,O系所说的“同时事件”不能理解成另一系的“同时事件”,就好比张三所说的“黄德民”不一定就是李四嘴中的“黄德民”一样,“黄德民是46岁”对于张三是成立的,但对李四却不一定成立。

同样的道理,你在这里隐含了这样的理念。你假设:如果O系A、B两点与C、D两点能够同时接触,则A、B有电流通过;如果O系A、B两点与C、D两点不能同时接触,则A、B没有电流通过。然后,你把这样的理念绝对化,认为这个理念在另一惯性系中也必定成立,于是就得出来“矛盾”的结论。

如果你以这种方式来证明相对论的错误,又何必费这样的事。直接拿“同时”来否定就可以了,相似的思维过程就是:如果O系下两个事件是同时事件,则按照你的绝对理念,其他系下这两个事件也必须是同时事件,然而在相对论的其他系中这两个事件不是同时事件,所以你得出一个“矛盾”的结论,从而证明相对论是错误的。

如此岂不更简单,何必转弯抹角的做其他设想!
 [7楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/09/23 13:39 

sxgdyl , 你的说法还不足于说服黄先生。
O系A、B两点与C、D两点能够同时接触,在AB系中,它们则有更多的时间接触(因为AB更长于CD,电荷CD可以被AB覆盖)。但是接通电流,需要建立电场,这才是关键。
 [8楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2012/09/24 08:51 

[7楼] 作者:jqsphy

A、B之间是否有电流通过,要看实际情况。如果实验结论是O系看来,A、B之间有电流通过,则其他系看来一定也有电流通过;如果实验结论是O系看来,A、B之间无电流通过,则其他系看来一定也没有电流通过。这一点是肯定的,剩下的问题就是如何去理解不同系看到的时间问题,各系之间的差异只是描述上的相对性,与同时的相对性是一个道理。

而仅仅从黄先生的实验设计来分析,不能肯定A、B之间一定没有电流通过。比如说A、B是两个金属球,可以像电容一样载荷,则A、B之间可以有电流通过。所以你的分析有可能脱离实际情况。

只需记住一句话:坐标变换不会改变事实。关键是我们如何准确地理解这种变换关系。
 [9楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/09/24 09:39 

对【8楼】说:

只需记住一句话:坐标变换不会只需记住一句话:坐标变换不会改变事实。关键是我们如何准确地理解这种变换关系。。关键是我们如何准确地理解这种变换关系。

=============

SHEN RE: 你这句话是废话。如果你的坐标变换本身是错误的或者不自洽的呢?变换就会改变“事实”。黄先生就是在想证明坐标变换自身是矛盾的。

[楼主]  [10楼]  作者:hudemi  发表时间: 2012/09/24 09:54 

对【5楼】说:
出差在外,用手机回复。 只要电荷存在,就会在空间中激发电场,这是常识!与是否有导线无关,更谈不上导线接触电荷后电埸才䢖立! 建其用电场建立时间来解释完全站不住脚!
 [11楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2012/09/24 10:01 

[9楼] 作者:jqsphy

SHEN RE: 你这句话是废话。如果你的坐标变换本身是错误的或者不自洽的呢?变换就会改变“事实”。黄先生就是在想证明坐标变换自身是矛盾的。

==================================
坐标变换反映的是两个坐标系对相同对象计量结果的一种转换关系。如果两个坐标系事先不通气,而是各自进行计量,然后通过比较计量结果也可以得到一种坐标变换关系,只不过这种变换关系可能既不是洛仑兹变换也不是伽利略变换。由此可知,坐标变换是不具有唯一性的,一个坐标变换是否成立取决于是否与两个坐标系的计量结果相配套,所有可配套的、可实现的坐标变换都是可以成立的。

可以明确的一点是,即使没有“光速不变”,而换成“速度c不变”(这里c就不一定是指光的速度),洛仑兹变换也是能够成立的。所以你不必担心洛仑兹变换是否能够成立的问题。
 [12楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/09/24 10:57 
 [13楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/09/24 10:59 
 [14楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2012/09/24 11:08 
 [15楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/09/24 11:35 

对【10楼】说:

出差在外,用手机回复。 只要电荷存在,就会在空间中激发电场,这是常识!与是否有导线无关,更谈不上导线接触电荷后电埸才䢖立! 建其用电场建立时间来解释完全站不住脚!

===========

SHEN RE: 你这个电场是老电场,不是信号电场,后者接通后才可以产生电流(注意:接通,这个信息的传播需要时间,老电场根本不起这个作用)。我在上面有交代。

其实你大可不必用正负电荷,你完全可以用化学电池的电极两端来代替(两种不同的材质,中性)。

 [16楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2012/09/24 14:22 
 [17楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2012/09/24 14:22 

[楼主] [10楼] 作者:hudemi

对【5楼】说:
出差在外,用手机回复。 只要电荷存在,就会在空间中激发电场,这是常识!与是否有导线无关,更谈不上导线接触电荷后电埸才䢖立! 建其用电场建立时间来解释完全站不住脚!
=============================
这种解释可能会越来越说不清、越来越乱,没有抓住根本的方向。我在另一帖中说过,关键是对变换自身的理解,我们要清楚,由于相对论在结论上的相对性,对于同一事实的描述性结论可能是相反的,一个系说是,另一个系可能说不是,一个系说不能同时接触,另一个系可能会说能够同时接触,但是所对应的事实仍然是一个而不是两个,言辞形式上的矛盾不等同于事实上的矛盾(就好比,你说某人矮、他说某人高,虽然言辞形式上是矛盾的,但所描述的事实只有一个,不存在相互矛盾的事实)。
 [18楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2012/09/24 14:24 

是谁能够随意删别人的帖子?
[楼主]  [19楼]  作者:hudemi  发表时间: 2012/09/24 20:13 

对【15楼】说:
电子在电场中必然运动,还需要什么信号电场?还需要谁来通知?还需要什么信息?导线中的自由电子在电场作用下产生定向移动就是电流,瞬间就产生,还有什么延时?
 [20楼]  作者:吴沂光  发表时间: 2012/09/25 09:45 

质疑成立。文章的关健点是用到了“运动系观察静止系的CD长度”。这个质疑与时间佯谬相似,所以在狭义相对论框架下是解决不了。
 [21楼]  作者:福州梅晓春  发表时间: 2012/09/25 11:37 

黄先生:这个实验越说越乱,毛病实在太多,不如不说。
 [22楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/09/25 17:48 

对【19楼】说:

电子在电场中必然运动,还需要什么信号电场?还需要谁来通知?还需要什么信息?导线中的自由电子在电场作用下产生定向移动就是电流,瞬间就产生,还有什么延时?

==========

SHEN RE: 你的意思是在两个电极(或两个电荷)之间,我放一根导线(但与电极或电荷不接触),于是导线中就有电流??

这不叫导电电流,这是建立导体静电平衡(即静电屏蔽)过程中的一个瞬时电流。是有这么一个瞬时电流,但这个电流早已在你放置电荷后就有了,甚至导线还远远没有到达电荷附近时,这个瞬时电流就有了,并且使得导体内部已经达到了静电平衡,导体内电场E=0(静电平衡特征)。总之这个瞬时电流不是你要的那个电流。

 [23楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/09/25 18:03 

对【19楼】说:

导线中的自由电子在电场作用下产生定向移动就是电流,瞬间就产生,还有什么延时?

=========

SHEN RE: 既然与是否接触电极无关,与电场信号无关,那么你在O参考系中也看到“导线中的自由电子在电场作用下产生定向移动就是电流,瞬间就产生”(电场不可能因为变换而消失,在运动参考系中看到导线内有电场,O系中也有这个电场),也燃断了。

你的问法就有点骑墙,问法中涉及的机制自我矛盾:说‘AB参考系内有电场,就有电流,就燃断’,但又不允许O参考系有电场、电流。

 [24楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2012/09/25 18:26 

对【19楼】说:

修改黄先生的这个思维实验中的物理机制(原先他的问法与物理机制有矛盾,见我上面帖子):

 

应该这样考虑才对:在导线接触电荷CD之前,导线一直处于静电平衡(导体有这么一个特质:就是始终要维持自己内部电场E=0,只要内部E不为零,内部就有电流,使得内部正负电荷迁移,抵消那个不为零的电场)。在导线到达电荷CD之前,导线受到来自CD的电场强度E越来越大,内部静电平衡一直在随时调整着,一直使得E=0。直到触碰上电荷CD。

 

如果L1=L2(为简化问题),在地面参考系内,CD电荷是同时上传到导线上的,而在AB参考系看来,CD电荷不是同时上传到导线上的。但是电荷上传到导线,还不会立即迁移,没有电流(注意刚才提到的导体处于“静电平衡,内部E=0”),现在导线接触电荷和上传电荷了,需要等另一边的电荷产生的电场传播到自己,自己才可以迁移,于是才有电流,有一个大约L/c的时间延迟。

 

所以,电场信号是存在的。电荷上传到导线,导线一直处于静电平衡(内部E=0),接触上传就是一个新的信号,等待下一个静电平衡的建立(产生瞬时电流),这需要L/c的时间延后。

[楼主]  [25楼]  作者:hudemi  发表时间: 2012/09/25 18:33 

对【22楼】说:

SHEN RE: 你的意思是在两个电极(或两个电荷)之间,我放一根导线(但与电极或电荷不接触),于是导线中就有电流??(((这还用怀疑吗?当然是有的,只不过由于没有外来电子补充,这种电流持续时间很短罢了!)))

这不叫导电电流,这是建立导体静电平衡(即静电屏蔽)过程中的一个瞬时电流(((对呀!看来你知道啊!)))。是有这么一个瞬时电流,但这个电流早已在你放置电荷后就有了,甚至导线还远远没有到达电荷附近时,这个瞬时电流就有了,并且使得导体内部已经达到了静电平衡,导体内电场E=0(静电平衡特征)。总之这个瞬时电流不是你要的那个电流。(((但只要导线两端与带电球相接,外来电子补充,电流就持续上了,这个电流就是我要的电流!)))

[楼主]  [26楼]  作者:hudemi  发表时间: 2012/09/25 18:40 

对【23楼】说:

SHEN RE: 既然与是否接触电极无关(((谁说与是否接触电极无关????不接触,电流就不可能持续,就不可能烧断金属丝!))),与电场信号无关那么你在O参考系中也看到"导线中的自由电子在电场作用下产生定向移动就是电流,瞬间就产生"(电场不可能因为变换而消失,在运动参考系中看到导线内有电场,O系中也有这个电场),也燃断了。(((瞬间非持续电流能烧断金属丝?)))

你的问法就有点骑墙,问法中涉及的机制自我矛盾:说‘AB参考系内有电场,就有电流,就燃断',但又不允许O参考系有电场、电流。(((哪儿有矛盾?谁说过“不允许O参考系有电场、电流”?烧断必须有电流!必须有功率!!必须有一定时间积累!!!O系能满足这些条件吗?)))

[楼主]  [27楼]  作者:hudemi  发表时间: 2012/09/25 18:51 

对【24楼】说:

修改黄先生的这个思维实验中的物理机制(原先他的问法与物理机制有矛盾,见我上面帖子):(((没有你说的矛盾!!)))

应该这样考虑才对:在导线接触电荷CD之前,导线一直处于静电平衡(导体有这么一个特质:就是始终要维持自己内部电场E=0,只要内部E不为零,内部就有电流,使得内部正负电荷迁移,抵消那个不为零的电场)。在导线到达电荷CD之前,导线受到来自CD的电场强度E越来越大,内部静电平衡一直在随时调整着,一直使得E=0。直到触碰上电荷CD。(((这些都是非原则性细节问题,你愿意补充就补充!)))

如果L1=L2(为简化问题),在地面参考系内,CD电荷是同时上传到导线上的(((持续时间为0!不会造成烧断。))),而在AB参考系看来,CD电荷不是同时上传到导线上的。但是电荷上传到导线,还不会立即迁移(((不对,一定会有立即迁移!!电荷要取得新的静电平衡!!!!!))),没有电流(注意刚才提到的导体处于"静电平衡,内部E=0"),现在导线接触电荷和上传电荷了,需要等另一边的电荷产生的电场传播到自己,自己才可以迁移(((一错再错!!只要和另一端接触,立即就要形成新的静电平衡,马上就有电流!而且由于俩带电球带的电荷很多,这一电流会持续一断时间,从而烧断金属丝!))),于是才有电流,有一个大约L/c的时间延迟。(((前面的分析已告诉你,电流是马上形成的,根本没有你说的这一时间延迟!!!!)))

 

所以,电场信号是存在的。电荷上传到导线,导线一直处于静电平衡(内部E=0),接触上传就是一个新的信号,等待下一个静电平衡的建立(产生瞬时电流),这需要L/c的时间延后。(((完全错误,见前面的说明!)))

 [28楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2012/09/25 19:31 

瞎对瞎,慢慢掐。
[楼主]  [29楼]  作者:hudemi  发表时间: 2012/09/25 19:41 

对【28楼】说:
哈哈,宋先生没必要这样!
 [30楼]  作者:sxgdyl  发表时间: 2012/09/25 19:44 

[楼主] [29楼]

我看着都着急,你们的思维方向离正题相差十万八千里!

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